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鐵型覆砂工藝及其裝備的發展狀況

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鐵型覆砂工藝發達國家在60年代已開始使用,主要生產曲軸、連桿,凸輪軸,剎車轂,汽缸套等鑄件,運用鐵型覆砂的企業都取得了明顯的經濟效益。我國運用這一工藝較國外稍晚,但發展速度很快,就目前來看,與國外運用這一工藝相比,沒有很大差別,特別是近幾年,鐵型覆砂裝備發展非常迅速,主要應用在曲軸(包括汽車、摩托車、壓縮機小曲軸,凸輪軸、缸套、輪轂、制動鼓、缸體、缸蓋曳引輪以及高牌號的球鐵件,鑄件運用這一工藝生產出來的鑄件,可以提高鑄件的工藝出品率,不管是內在質量還是表面質量都很高,機械性能明顯提高,可以顯著提高球鐵的牌號,用戶普遍反映良好。

鐵型覆砂鑄造工藝

   鐵型覆砂鑄造是在粗成的金屬型(鐵型)內腔上通過熱固化,覆上一層型砂(覆膜砂)形成鑄型,鐵水澆注在覆膜砂型中,形成鑄件。在設計鐵型時需要經過反復模擬試驗及工藝試驗和生產驗證,合理確定鐵型重量、壁厚、覆砂層厚度及澆注系統,使鑄件的充型、凝固和冷卻在一個比較理想的條件下完成。

●與砂型鑄造相比

在鐵型覆砂工藝應用以前,國內生產曲軸等大批量球鐵鑄件,大都采用粘土砂造型生產, 很難實現無冒口鑄造,而鐵型覆砂鑄造工藝真正實現了無冒口鑄造,這主要由于鐵型鋼性好,冷卻速度快,在澆注和凝固過程中變形小,通過對內澆口的設計,能利用球鐵在凝固過程中的石墨化膨脹抵消鑄件的線收縮和體收縮,使縮孔和縮松無法形成,鑄件本體致密,減少廢品率,提高工藝出品率。鑄態珠光體球鐵,其晶粒細小,組織致密,晶核間形成裂紋傾向小,強度髙,是一般球鐵鑄件所期望的組織。而砂型鑄造要得到這一組織.必須嚴格控制鐵液化學成分,生產穩定性極差,鐵型覆砂鑄造由于鐵型導熱性好,透過覆砂層快速吸收熱量,使石墨細化,共晶團增加,球鐵本體機械性能可達到很高的球鐵牌號要求,鑄件廢品率下降,質量大大提高,據使用這一工藝生產曲軸的用戶反映,在砂型鑄造時,其廢品率一般達到10-20%,而運用鐵型覆砂鑄造,廢品率在 5%以內,有時僅為1%,而且鑄件的外觀質量大大提高,加工余量明顯減少,生產成本明顯下降。

由于使用鐵型覆砂鑄造工藝,可以簡化為直接外購的覆膜砂,節省了砂型鑄造中砂處理設備的投資,簡化生產工藝流程,加快投產進度,同時車間環境也有很大程度的提高。覆膜砂較潮模砂價格較高,但鐵型覆砂鑄造其鐵砂比僅為1:0.164(曲軸),遠遠小于砂型鑄造的1:3.5,節省了砂的用量,當生產線的用砂量較大時,可以考慮覆膜砂的再生回用設備(再生砂生產的覆膜砂質量更好),這樣更增加了這一工藝的優越性,減少了車間污染,真正實現了鑄造車間清潔生產。

寧國市志誠機械制造有限公司研發的自動化高速鐵型覆砂生產線,顛覆了行業內的鐵型覆砂生產線的運行模式,生產線采用了多項發明專利及實用新型專利,使得生產線的運行更順暢,故障率更低;模塊化的設計使生產線的安裝和調試更為迅捷、方便;以制造精度和控制變形來保證設備的自動化運行;志誠機械基于十余年來對自動化生產線的理解,在生產線給各位之間的配合、設計、制造方面都溶于了自己獨特的理念,利用PLC正真實現了鐵型覆砂生產線的設備自動化(而不是靠人工+電器控制)。下面分別對鐵型覆砂造型機和鐵型覆砂生產線的幾種典型布置形式作一簡單介紹。

一、造型機

造型機主要包括:輥道、模具托舉缸、射砂筒,射砂板(含射砂頭)、砂庫、儲氣罐、射砂頭移動機構、模具移動機構(便于調換模具)及電氣柜。其工作原理為:當砂箱運行到射砂位置時,砂箱定位機構定位砂箱,模具托舉缸將模具托起和砂箱吻合,射砂頭移動到射砂位置,射砂頭下壓并射砂,射砂完成后,收起射砂頭,并移動到砂庫下方補充新砂,為下一次工作做裝備。以此同時,砂箱內的覆膜砂開始固話,當固化完成時,模具托舉缸下降到初始位置,造型完成,砂箱運行到下一個工位。

1、單工位造型機:一次只能造一塊砂型,上型或者下型,更多的是用于砂芯的制作。在生產線上一般需要二臺配合使用。

2、雙工位造型機

雙工位造型機一次可以造一付砂型,同時造上型和下型,造型機自動運行,相較于單工位造型機可以節約一個操作工。


3、四工位造型機

四工位造型機一次可以造二付砂型,同時造二上型和二下型,造型機自動運行,相較于單工位造型機可以節約三個操作工。


二、自動化鐵型覆砂生產線

下面將以工藝流程圖的方式介紹幾種生產線的工作形式。因為各種生產線都是按照不同產品的工藝要求定制,下列工藝流程圖只是主要的形式,在滿足產品工藝要求的前題下,各種形式的可以任意組合。

1、機動輥道,壓鐵線,澆注機澆注

本工藝流程圖為造型線配備一臺多工位造型機,二端采用機動輥道柔性結合,機動輥道可以起儲存砂箱的功能,使澆注線和造型線可以很少收到彼此的牽制。澆注線采用壓鐵線形式,其中壓鐵線可以是多種形式的,可以采用傳統的壓鐵,也可以采用液壓形式,對于一些表面積不大的鑄件,則只采用澆注機液壓壓箱澆注即可。


2、擺渡小車,吊包澆注,上箱卡。

本工藝流程圖為造型線配備一臺多工位造型機,二端采用擺渡小車傳輸。澆注線采用壓鐵線形式,澆注線采用傳統的箱卡方式,澆注采用傳統的吊包澆注。

3、機動輥道雙主機,澆注機澆注,鎖箱卡

本工藝流程圖為造型線配備二臺多工位造型機,二端采用機動輥道柔性結合,機動輥道可以起儲存砂箱的功能,使澆注線和造型線可以很少收到彼此的牽制。澆注線采用送箱機,人工鎖箱。雙主機生產線對于產品固話時間較長的產品,可以顯著提高生產線的生產效率,空載節拍最快可以達到90箱/小時。

3、鐵型覆砂生產線與環保

現在的鑄造生產,環保是個繞不開的話題,鐵型覆砂生產線相對于潮模砂生產來說,現場環境好,占地面積小,生產設備緊湊,便于規劃車間物流。但是由于使用了酚醛樹脂覆膜砂,在造型和澆注時候會有少量的氣味,在生產線振動清理工位也有少量的粉塵,因此下面給出了鐵型覆砂生產線配備環保設備的示意圖,當然圖示僅僅是一種形式,具體配置要根據工件的具體形式布置。

附圖:實拍自動化鐵型覆砂生產線現場圖片